JPS58104130A - 非焼成塊成鉱の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、水硬性結合剤と水とを粉粒状原料特に微粉
鉄鉱石に所定割合で添加して造粒または成型した生ペレ
ットまたは生ブリケットを、非焼成で塊成し品質の優れ
た非焼成塊成鉱を製造する非焼成塊成鉱の製造方法およ
び製造装置に関するものである。

非焼成で塊成鉱を製造するには、微粉鉄鉱石等に水硬性
結合・剤と水とを所定割合で添加して造粒または成型し
た生ペレットまたは生ブリケット（以下生ペレットと総
称する）をシャフト炉等に充填してその充填層中に加熱
されたガスを吹込むことにより養生し、所定強度の製品
ペレットまたは製品ブリケット（以下製品ペレットと総
称する）とする方法によって行なわれている。

この場合、製品ペレットの強度を高めるためには、長時
間の養生を必要とし、この養生時間を短くしようとする
と、ガスの温度を養生に必要な目標加熱温度より高めな
ければならない。ところが、このようにガスの温度を高
めると、ガスの吹込まれた部分の生ペレットが過熱し、
またその部分の水分が蒸発して生ペレットの水利反応に
悪影響を与え、製品ペレットの品質が劣化する。一方、
前記ガスの吹込温度を目標加熱温度に近い温度で吹込む
と、ガスの吹込量がぼり人となり、ガス量原単位は極め
て犬になる。

そこで本発明者等は、先に非焼成で塊成鉱を製造するに
当り、吹込みガスの温度を生ペレットの目標加熱温度と
ほぼ等しくなし、生ペレットの過熱や水分の蒸発を起す
ことがなく、しかもガスの流量が少なくて済み、ガス原
単位の大幅な低減をはかることができる方法として、吹
込みガスに、生ペレットの目標加熱温度とほぼ等しい温
度の飽和水蒸気を含むガスを使用し、前記ガスが生ペレ
ットに接触して生ずる凝縮熱により生ペレットを目標温
度に加熱して製品ペレットとする方法を開発した。

第１図はこの方法を実施するための装置の一例を示す概
略側面図で、１はシャフト炉本体、２はシャフト炉本体
１の頂部に設けられた原料装入装置、３はその底部に設
けられた製品ペレット排出装置で、シャフト炉本体１の
側壁ＩＡ、ｊＢには、相対向するガス吹込口４Ａ、４Ｂ
、５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂが、その高さ方向に所定の間
隔で順次設けられて℃・ろ。

原料装入装置２かもシャフト炉本体１内に装入された生
ペレットは、前記生ペレットと直交してガス吹込口４Ａ
かも４Ｂに向けて流れる５０’Ｃの飽和水蒸気を含むガ
スと、ガス吹込口５Ａがも５Ｂに向けて流れる７０℃の
飽和水蒸気を含むガスと、ガス吹込口６Ａから６Ｂに向
けて流れる１００’Ｃの飽和水蒸気を合むガスにより加
熱されて養生が行なわれ、養生の完了したペレットは逐
次排出装置３かも排出されて製品ペレットとなる。なお
、各ガス吹込口から吹込まれるガスは、１０分乃至１時
間を周期としてその流れが矢印で示すように逆向きとな
る。

この方法によれば、生ペレットを所定の目標温度に正確
にかつ速かに加熱することができ、しかも加熱に使用す
るガス量の大幅な低減が可能となったが、その実施に当
って、生ペレツト中の水分過剰により崩壊現象の生ずる
問題のあることがわかった。

生ペレットは、天然の粉粒状金属酸化物を原料とした場
合、成型時における原料の種類、化学成分、粒度、およ
び原料の混練程度、成型条件等の因子により異なるが、
一般に６．５〜２０チの水分を含んでいる。この水分は
加熱によってその一部は消失し空気に置換されるが、加
熱ガスに上述した如き飽和水蒸気を含むガスを使用する
と、ガス中の水分が、ペレット内に移動し、前記ペレッ
トの水分が過剰となる傾向が生ずる。

このペレット中の水分過剰傾向は、装置内に吹込まれる
ガスの量、温度およびミスト量の如き質、並びにガスの
流れ等によってその程度は異なるが、水蒸気を含むガス
を使用する以上、避けることはできない。

このように、製造装置内において、加熱中のペレットの
水分が過剰になると、前記ペレットの一部が崩壊し、こ
の結果、製造装置がシャフト炉の場合ベッドに目詰りが
生じて、装置内におけるガスの流れが阻害されるためガ
スに偏流が発生し、ペレットの養生が進行しなくなる。

また、ペレットの崩壊によって生じたチップがバインダ
となって健全なペレットを互いに結合させ、クラスター
を形成する場合も生じ、この結果、製品の品質、形状を
損うばかりか、シャフト炉内におけるペレツ；・の降下
が困難となって製造が不可能になる問題が生ずる。

このような問題を解決するためには、生ペレットを予め
乾燥すればよいことが知られており、例えばＣＩＭ　　
Ｂｕｌｌｅｔｔｉｎ誌（カナダ）ノ１９７６年９月号に
は、トロールヘラタン（スエーデン）の工場で、いわゆ
るＣ０ＢＯプロセスにより皿型造粒機で造粒された生ペ
レットをベルトドライヤ式で部分乾燥した後、水蒸気養
生装置（オートクレーブ）に供給することが記載されて
いる。

従来から、ベントナイトを結合剤とする焼成ペレット用
の生ベレットを乾燥した後の挙動、特性については検討
が行なわれており、この乾燥した生ペレットは、静的な
圧潰強度は向上するが、落下強度は低下し、コンベア間
の乗り移りや養生装置への装入等のハンドリング時に、
崩壊現象が発生すると云われている。

第２図は生ペレットの水分と落下強度との関係について
我々が行なった試験結果を示したグラフで、同図（イ）
のペレツ）Ａおよび同図的）のペレットＢの原料構成は
下記の通りである。

ペレットＡ サマルコ粉鉄鉱石　　　９０％ １１へ ポルトランドセメント　、、、、　ｉ　′ｏ　％ペレッ
トＢ 砂鉄　　　　　　　　　２６．４％ ポルトランドセメント　３２．８％ 高炉水滓　　　　　　　１５゜０％ 同図（イ）かられかるように、ペレットＡについては、
落下強度の変化が水分に対して直線的であるから、前述
したＣ０ＢＯプロセスによっても部分的に乾燥すること
は可能であると考えられる。

しかし、同図（ロ）かられかるように、ペレットＢにつ
いては、含有水分がわずかに減少しただけでその落下強
度は極端に低下する。なお、同図（イ）（ロ）に示す落
下強度とは、ペレットを５０ｃｍの高さからコンクリー
トの床に落し、その破壊するまでの回数を示したもので
あって、落下強度が１とは、ペレットを上記により１回
落下させただけで破壊することを意味し、ており、通常
のハンドリングは１・１Ｉｌｌ１１．、”。

不可能なことを示し：・・ズいる。

上述した試験結果から、前述したＣ０ＢＯプロセスによ
る乾燥は、本発明方法の如き生ペレットの養生に飽和水
蒸気を含むガスを使用する場合には適切でないことが明
らかである。

上述した如く、水蒸気養生によって非焼成塊成鉱を製造
する際に、成型物中の水分過多によるトラブルを防止す
るためには、事前に乾燥を行なう必要があるが、一方で
事前に乾燥すると成型物かうの落下強度が低下し、ハン
ドリングに耐えられなくなる問題が生ずる。

この発明は、上述のような観点から、生ペレットを飽和
水蒸気を含むガスを使用して加熱養生し製品ペレットと
するに当り、ペレット中の水分過剰によるトラブルを防
止し、かつハンドリング時に崩壊が生ずることのない製
品ペレットが得られる非焼成塊成鉱の製造方法および製
造装置を提供するもので、水硬性結合剤と水とが添加さ
れた粉粒状原料からなる生ベレットまたは生ブリケット
を、所定温度の飽和水蒸気を含むガスによって養生し、
製品ペレットまたは製品ブリケットとするに当り、前記
生ベレットまたは生ブリケットを、前記飽和水蒸気を含
むガスにより養生する前に、所定温度の乾燥ガスによっ
て乾燥する非焼成塊成鉱の製造方法であることと、水硬
性結合剤と水とが添加された粉粒状原料からなる生ペレ
ットまたは生ブリケットが装入される、その上部に装入
装置と、その下部に排出装置とが設けられたシャフト炉
と、前記シャフト炉の前記装入装置の近くに設けられた
、前記生ペレットまたは生ブリケットを乾燥するための
乾燥ガス吹込み機構と、前記乾燥ガス吹込み機構の下部
に設けられた、乾燥後の生ペレットまたは生ブリケット
を養生するための飽和水蒸気を含むガスの吹込み機構と
からなる非焼成塊成鉱の製造装置であることに特徴を有
するものである。

次に、この発明を図面と共に説明する。

第３図はこの発明装置の一例を示す概略側面図で、その
頂部に原料装入装置２カー、また下部に製品ペレット排
出装置３が設けられたシャフト炉本体の側壁ＩＡ、ＩＢ
に、相対向する飽和水蒸気を含むガスのガス吹込口４Ａ
、４Ｂ、５Ａ、５Ｂ。

６Ａ、６Ｂが、その高さ方向に所定の間隔で順次設けら
れていることは、前述した第１図に示す装置と同じであ
るが、この発明装置においては、原料装入装置２の近（
であって、１番目のガス吹込口４Ａ、４Ｂより上部の側
壁ＩＡ、ＩＢに、相対向する乾燥ガスの吹込ロアＡ、７
Ｂが設けられ、シャフト炉本体１内に装入された生ベレ
ットと直交して、前記吹込ロアＡかも７Ｂに向けて温度
が約１３０℃の乾燥ガスがいわゆる十字流方式により吹
込まれる。

従って、シャフト炉本体１内に装入された生ベレットは
、先づ前記吹込ロアＡから吹込まれる乾燥ガスによって
乾燥され、その含有水分が除去された後、ガス吹込口４
Ａから４Ｂに向けて流れる５０℃の飽和水蒸気を含むガ
スと、ガス吹込口５Ａから５Ｂに向けて流れる７０℃の
飽和水蒸気を含むガスと、ガス吹込口６Ａかも６Ｂに向
けて流れる１００℃の飽和水蒸気を含むガスにより加熱
されて養生が行なわれ、養生・′の完了したペレットは
１．１ 逐次排出装置３かも排出されて製品ペレットとなる。な
お、上記乾燥ガス、および飽和水蒸気を含むガスの吹込
み方向は、１０分乃至１時間を周期第４図はこの発明装
置の他の例を示す概略側面図で、乾燥ガスの吹込みが、
側壁ＩＡ、ＩＢに相対向して設けられたガス吹込ロアＡ
、７Ａ’と、その下方に同じく相対向して設けられたガ
ス排出ロア　Ｂ　、　７　Ｂ’とによって、前記ガス吹
込ロアＡがらガス排出ロアＢに、またガス吹込ロア　Ａ
’がらガス排出ロア１３′にと、シャフト炉本体１内に
装入された生ペレットの降下方向に並流して行なわれる
点が前記第３図に示した装置と異なる。なお、上述した
第３図および第４図の装置において、ガス吹込口６Ａ、
６Ｂの下方に、養生が完了したペレットを乾燥するため
の熱風吹込口を設けてもよい。

次に、この発明の実施例を比較例と共に説明する。

比較例 第１図に示した装置により、生ペレットに事前乾燥を施
さず養生を行なった。下記はその条件および養生後の製
品ペレットの性質である。

（１）原料配合　　前記第２図に示したペレット１３と
同じ （２）生ベレット径　　　１０〜１６ｍｍ（３）生ベレ
ット水分　　７．５チ （４）製品ペレット水分　８．９係 （５）製品ペレット強度　６２ｋｇ（正常操業時の平均
） （６）製品ペレット粉率　１６％（同　上　）操業（操
業予定時間５５時間）に当って、生ベレットの装入（装
入量２５０〜２　ｆ３　Ｑ　ｋｌｉ／）（）を開始して
から約１３時間後に、装置内で荷下り異常および棚吊り
が発生した。この結果約４時間装入を停止して棚落しを
施した後、装入を再開した。

装入を再開してから約２４時間後に再び棚吊りが生じ、
このため約３時間装入を停止して棚落しを施した後、装
入を再開したが、間もなく荷下り異常が発生した。

実施例１゜ 第４図に示したこの発明の装置により、生ペレットに事
前乾燥を施して養生を行なった。下記はその条件および
養生後の製品ペレットの性質である。

（１）原料配合　　前記第２図に示したベレツ）Ｂと同
じ （２）生ペレツト径　　　１０〜１６ｍｍ（３）生ベレ
ット水分　　７．７％ （４）乾燥ガス温度　　　１３０°Ｃ （５）　　乾燥後のペレット水分　　２．３％（平均）
（６）　　製品ペレット水分　　４゜１チ（７）　　製
品ペレット強度　　８５ｋｇ（平均）（８）　　製品ペ
レット粉率　　　９チ（平均）操業に当って、生ペレッ
トの装入（装入量２５０〜３００ｋｇ／Ｈ）を開始して
から５５時間後の予定停止時まで装置内に荷下り異常や
棚吊りは発生せず、連続操業を行なうことができた。

上述した実施例から明らかなように、装置内で生ペレッ
トに事前乾燥を施したことにより、製品ペレットの水分
は顕著に減少し、その強度は向上した。また製品ペレッ
トの粉率も著しく低下したが、これはペレット中の水分
過多防止以外に、乾燥による圧潰強度の上昇によるもの
と考えられる。

上述した実施例においては、水分７．７チを有する生ペ
レットを、２゜３％の水分になるまで乾燥したが、養生
過程における水分の付着量から考えて、乾燥後のペレッ
ト水分は５〜５．５チ程度でもよく、この範囲であれば
養生後においても生ペレットの初期の水分を超えること
はない。

乾燥ガスは、空気や燃焼排ガス等の乾燥したガスを使用
するが、その温度は、ペレット１屯当りの乾燥ガス量と
して２００ＯＮ　ｍ３前後が経済的に引合う限度である
ことから、この乾燥ガス量で生ペレットの水分を３係ま
で蒸発させるとして、５０℃が下限であり、またその上
限は、その後に行なわれる水蒸気養生の妨げにならず、
また他目的に利用することがむずかしい排熱の活用の点
から、１５０℃程度が好ましい。特町乾燥ガスがシャ１
１、：１ フト炉内のペレットと直交しり゛；吹込まれる第３図に
示した十字流型式の乾燥ガス吹込み機構の場合は、乾燥
されたペレットの水分の不均一を小さくい。

なお、従来から焼成ペレットの製造設備の一部に乾燥室
または乾燥帯の設けられているものもあるが、その乾燥
は通常グレートによるものであり、ガス温度および生ペ
レットの乾燥時間において、この発明方法とは異なる。

即ちこの発明方法による非焼成ペレットの場合は、前述
した実施例１に記した如く乾燥ガスの温度は１３０℃で
、その乾燥時間は約８０分であるのに対し、従来の焼成
ペレットの乾燥は、例えば神鋼加古川■の場合、乾燥ガ
スの温度は２４０℃、乾燥時間は１７分であり、またＣ
ｏｍｐａｎｉａ　ｄｅ　Ａｃｅｒ。

ｄｅｌ　Ｐａｃｉｆｉｃｏ　の場合、乾燥ガスの温度は
３７０℃、乾燥時間は上向きと下向きの乾燥が夫々３．
５１分である。　　　　□ 本発明方法にお、：：：λ・て、このような高温の乾燥
ガ１：・、１ スを使用すると、茨・に行なわれる水蒸気養生にお℃・
て水和反応が行なわれにくくなり、養生が妨げられる。

従って、この発明方法においては、低温のガスにより６
０分以上の滞留時間をとって乾燥することが必要である
。なお、乾燥用ガスが低温であることにより乾燥時間が
長くなることは、養生時間全体が約１０時間であること
から、生産性の面での大きな要因とはならない。

この発明方法により、第３図に示す如き十字流式の事前
乾燥機構により乾燥、を行なって生ペレットの養生を行
なったときに、乾燥後の生ペレットの水分が２〜５％の
範囲内にならず、１チ゛以下０．５％前後まで低下する
場合が生ずる。

このように生ペレットの水分が低下した場合は、水蒸気
養生による水利反応が行なわれにくくなる。

そこでこのような場合には、乾燥後の生ペレットに水分
を添加すればよく、これにより水利反応を円滑に行なわ
せることができる。

乾燥後の生ベレットに水分を添加する方法としては、前
記生ベレットを一定時間冷却すればよく、これによって
生ペレツト中に水蒸気が凝縮され、その水分を水和反応
に有効に利用することができる。また前記生ペレットに
散−水することによって水分の添加を行なってもよい。

次に、上述した乾燥後の生ベレットに水分を添加した場
合の実施例を、水分添加を行なわない場合と比較して説
明する。

実施例２゜ （１）原料配合 粉鉄鉱石　　　９０チ セメント　　　　１０％ （２）生ベレット径　　１０〜１６ｍｍ（３）　　生ペ
レツト水分　　７．９係（４）乾燥方式　　　　第３図
に示した十字流方式（５）　　乾燥後の生ペレツト水分
　　０．７％第５図は上記生ペレットの養生状態を示す
ヒートパターンで、図中実線で示す如く、１００℃の乾
燥ガスで３０分間乾燥した後、２５℃の温度で３０分間
冷却して水蒸気を凝縮させ、次いで１００℃の飽和水蒸
気で８時間養生を行ない、２５０℃の熱風で９０分間乾
燥した。この間ペレットの崩壊は全（生じなかった。

一方、上記乾燥後の生ペレットに対して水蒸気の凝縮を
施さず直ちに養生を行なった場合は、第５図中に点線で
示したヒートパターンとなり、養生温度は６５℃が最高
限度で、それ以上に養生温度を上げろとペレットに崩壊
が生じた。

第６図は上述した養生によるペレットの圧潰強度を示す
グラフで、実線は生ペレットを乾燥後、冷却して水蒸気
を凝縮させ養生を行なった場合、点線は生ペレットを乾
燥後直ちに養生を行なった場合である。図面から明らか
な如く、生ペレットを乾燥後、冷却して水蒸気を凝縮さ
せた場合の製品ペレットの圧潰強度は１６０　ｋｇ／Ｐ
ｅとなり、この処理を行なわない場合に比較してその圧
潰強度は約５０係も向上した。

上述した実施例では、ペレットの原料として粉鉄鉱石の
如き粉粒状金属酸化物を使用し、化ベレットの水分は６
．５〜２０チであるが、このほか、原料として電気製錬
炉から発生するダストを使用することもできる。この場
□各１の生ペレットの水分は２０％を超えるが、本発明
方法に従って生ペレットを乾燥後に養生することによっ
て、崩壊や付きる。

以上説明したように、この発明方法によれば、生ペレッ
トを飽和水蒸気を含むガスを使用して加熱養生し製品ベ
レットとするに当り、ガス中の水蒸気によってペレット
の水分が過剰となり、その結果中ずるペレットの崩壊、
養生装置内の目詰り等のトラブルは確実に防止され、性
状の優れたペレットを製造することができる等、工業上
多くの効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の非焼成塊成鉱の製造装置の一例を示す概
略側面図、第２図はペレットの水分と落下強度との関係
を示すグラフ、第３図はこの発明の非焼成塊成鉱の製造
装置の一例を示す概略側面図、第４図はどの発明装置の
他の一例を示す概略□１：１ 側面図、第５図はこの発明方法による養生のヒートパタ
ーンの一例を示すグラフ、第６図は第５図のヒートパタ
ーンで養生されたペレットの圧潰強度を示すグラフであ
る。 図面において、 １・・・シャフト炉本体、　　　２・・・原料装入装置
、３・・・製品ペレット排出装置、 ４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂ・・・ガス吹込口
、７Ａ、７Ｂ・・・乾燥ガス吹込口。 出願人　日本鋼管株式会社 代理人　堤　敬太部　外１名 猶）２図　（イ） （ロ） へＩｊ　−＋　ト３　ｔｎ　＝１．（＃、）じム）帛３
図 馬５図 養生部間（Ｈヒ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水硬性結合剤と水とが添加された粉粒状原料から
   なる生ペレットマたは生ブリケットを、所定温度の飽和
   水蒸気を含むガスによって養生し、製品ペレットまたは
   製品ブリケットとする非焼成塊成鉱の製造方法であって
   、 前記生ペレットまたは生ブリケットを、前記飽和水蒸気
   を含むガスによる養生の前に、所定温度の乾燥ガスによ
   って乾燥することを特徴とする非焼成塊成鉱の製造方法
   。
2. （２）水硬性結合剤と水とが添加された粉粒状原料から
   なる生ペレットまたは生ブリケットが装入される、その
   上部に装入装置と、その下部に排出装置とが設けられた
   シャフト炉と、前記シャフト炉の前記装入装置の近くに
   設けられた、前記生ペレットまたは生ブリケットを乾燥
   するための乾燥ガス吹込み機構と、前記乾燥ガス吹込み
   機構の下部に設けられた、乾燥後の生ベレットまたは生
   ブリケットを養生するための飽和水蒸気を含むガスの吹
   込み機構とからなることを特徴とする非焼成塊成鉱の製
   造装置。